JPH08318142A - 水素分離装置、水素分離壁およびその製造方法 - Google Patents

水素分離装置、水素分離壁およびその製造方法

Info

Publication number
JPH08318142A
JPH08318142A JP12657095A JP12657095A JPH08318142A JP H08318142 A JPH08318142 A JP H08318142A JP 12657095 A JP12657095 A JP 12657095A JP 12657095 A JP12657095 A JP 12657095A JP H08318142 A JPH08318142 A JP H08318142A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
hydrogen
hydrogen separation
separation wall
pressure side
palladium
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP12657095A
Other languages
English (en)
Other versions
JP3454604B2 (ja
Inventor
Kazuhito Hado
一仁 羽藤
Junji Niikura
順二 新倉
Eiichi Yasumoto
栄一 安本
Koji Gamo
孝治 蒲生
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP12657095A priority Critical patent/JP3454604B2/ja
Publication of JPH08318142A publication Critical patent/JPH08318142A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3454604B2 publication Critical patent/JP3454604B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 炭化水素系の燃料を改質したガスを原料と
し、効率よく水素を分離する水素分離装置を提供する。 【構成】 炭化水素系燃料を改質した少なくとも水素を
含む原料ガスを供給する高圧側、精製された水素ガスを
含むガスを得る低圧側、チューブ状多孔質セラミクス基
体の外面と内面の少なくとも一方に被覆されたパラジウ
ムを含む金属または合金皮膜からなり前記高圧側と低圧
側とを隔離する水素分離壁、前記高圧側の水素分離壁近
傍に設置された一酸化炭素変成触媒、および前記水素分
離壁と前記一酸化炭素変成触媒を100℃以上400℃
以下の温度に加熱するヒーターを具備する水素分離装
置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、水素精製用の水素分離
装置、水素分離壁およびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の水素分離装置は、水素を含む原料
ガスを供給する高圧側と、精製された水素ガスを含むガ
スが得られる低圧側とを、膜全体がパラジウムまたはパ
ラジウム合金からなるチュ−ブ状の水素分離膜などによ
って隔離した構成を有し、水素分離膜を通して水素を分
離精製する方法が採られていた。しかし、膜全体がパラ
ジウム合金等で構成されていると、膜の機械的強度を保
つためにある程度の膜厚が必要であり、パラジウムが高
価であることから水素分離装置全体のコストも高価であ
った。そこで、微細孔を有する多孔質セラミクスチュ−
ブや多孔質ガラスチュ−ブなどの表面にパラジウムをメ
ッキし、高価なパラジウムの膜厚を薄くすることも検討
されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
パラジウムまたはパラジウム合金を用いた水素分離装置
は、比較的純度の高い水素ボンベなどの水素をより高純
度にするために用いられており、炭化水素系燃料を改質
したような水素以外にも多量の水蒸気や二酸化炭素や一
酸化炭素などを含むガスを原料ガスとしては用いられて
いなかった。また、一酸化炭素は、水蒸気の存在下で水
素に変成可能であり、水素の有効利用の立場から、改質
ガスから水素を精製する場合、一酸化炭素を水素に変成
してから水素を分離精製することが望ましい。さらに、
微細孔を有する多孔質セラミクスチュ−ブや多孔質ガラ
スチュ−ブなどの表面にパラジウムなどをメッキして製
造する水素分離装置の製造法において、通常の無電解メ
ッキのみでは微細孔を完全にパラジウムなどで充填する
ことは困難であった。また、パラジウム−金−銀系の合
金を水素分離壁として用いる場合、パラジウム、金、銀
を無電解メッキ後、均一に合金化するために熱処理を高
温で長時間行う必要があった。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明の水素分離装置
は、炭化水素系燃料を改質した少なくとも水素を含む原
料ガスを供給する高圧側、精製された水素ガスを含むガ
スを得る低圧側、チューブ状多孔質セラミクス基体の外
面と内面の少なくとも一方に被覆されたパラジウムを含
む金属または合金皮膜からなり前記高圧側と低圧側とを
隔離する水素分離壁、前記高圧側の水素分離壁近傍に設
置された一酸化炭素変成触媒、および前記水素分離壁と
前記一酸化炭素変成触媒を100℃以上400℃以下の
温度に加熱するヒーターを具備する。また、前記チュ−
ブ状多孔質セラミクス基体の外側を高圧側、内側を低圧
側とするとともに、前記ヒーターには原料ガスに対して
上流側が高温、下流側が低温となるよう温度分布を設
け、さらに前記高圧側の一酸化炭素変成触媒より下流側
に空冷部と凝縮水蒸気のリザ−バ−部およびドレインを
設けた構成を有する。
【0005】本発明の水素分離壁は、チューブ状多孔質
セラミクス基体の外面と内面の少なくとも一方にパラジ
ウムを含む金属または合金皮膜を被覆したものである。
本発明の水素分離装置用水素分離壁の製造方法は、多孔
質セラミクス基体の外面と内面の少なくとも一方に、銀
と金とパラジウムを同一の金属メッキ層が連続しないよ
うに、かつ銀と金を少なくともそれぞれ1回ずつ、パラ
ジウムを少なくとも2回メッキする工程、および前記メ
ッキ層を700℃以上の温度で焼成して、銀と金とパラ
ジウムを合金化させる工程を有する。また、本発明の水
素分離装置用水素分離壁の製造方法は、多孔質セラミク
ス基体の外面と内面の少なくとも一方に、無電解メッキ
により少なくともパラジウムを含む金属または合金の皮
膜を形成する工程、および前記皮膜表面の微細な凹凸を
機械的にこすって平坦化する工程を有する。さらに、平
坦化された皮膜を700℃以上の温度で熱処理する工程
を有する。
【0006】
【作用】上記構成の水素分離装置は、炭化水素系燃料を
改質したガス中の一酸化炭素を水素に変成しながら、同
時に効率よく水素を分離精製することが可能である。ま
た、チュ−ブ状多孔質セラミクス基体の外側を高圧側、
内側を低圧側とし、ヒーターに温度分布を設け、さらに
高圧側の一酸化炭素変成触媒より下流側に空冷部と凝縮
水蒸気のリザ−バ−部およびドレインを設けることによ
って、チュ−ブ状多孔質セラミクス基体の耐圧を向上
し、かつ一酸化炭素の変成を効率よく行い、同時に水素
分離能力を向上することが可能である。
【0007】また、銀と金とパラジウムを同一の金属メ
ッキ層が連続しないように、かつ銀と金を少なくともそ
れぞれ1回ずつ、パラジウムを少なくとも2回メッキし
た後、700℃以上の温度で焼成して、水素分離壁を製
造する方法によると、銀と金とパラジウムを均一に合金
化させることが可能である。さらに、無電解メッキによ
り少なくともパラジウムを含む金属または合金の皮膜を
形成した後、メッキ皮膜表面の微細な凹凸を機械的にこ
すって平坦化する工程を付加することによって、多孔質
セラミクスチュ−ブの微細孔を水素分離壁を構成するメ
ッキ皮膜によって十分に充填し、不純物ガスの漏れのな
い信頼性の高い水素分離壁を製造することができる。
【0008】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しながら
説明する。 [実施例1]図1は、本実施例の水素分離装置の縦断面
図を示したものであり、本発明に関係しない燃料改質部
は省略してある。図1において、1は多孔質セラミクス
基体からなるチューブを表している。このチューブ1
は、孔径約0.1μmの多数の細孔を有する外径10m
m、内径7mmの多孔質アルミナからできており、一方
の開口はアルミナ製マスク板4で閉じられている。チュ
−ブ1の外側表面の中央部には水素分離壁3が、またチ
ューブの外側表面の両端部にはガス不透過部2がそれぞ
れ設けられている。水素分離壁3は、チューブ表面にパ
ラジウムと銀を無電解メッキで被覆後、メッキ表面の微
細な凹凸を平坦化するため、平滑な表面を有するガラス
棒で機械的にこすり、メッキ表面を鏡面状に仕上げた
後、800℃で12時間熱処理することにより形成した
ものである。また、ガス不透過部2は、チュ−ブの外側
表面に銀を無電解メッキで被覆後、銀ペ−ストを塗布
し、更に熱処理することにより形成したものである。
【0009】多孔質チュ−ブ1の外側には、チュ−ブ1
より径の大きいステンレス鋼製チュ−ブ5をかぶせ、チ
ュ−ブ1とステンレス鋼製チュ−ブ5の間の空間を高圧
部7とし、多孔質チュ−ブの内側の空間を低圧部8とし
ている。水素分離壁3とステンレス鋼製チューブ5との
間には、一酸化炭素変成触媒6が充填され、チューブ5
の外側には、水素分離壁3と一酸化炭素変成触媒6を加
熱するためのヒーター11が設けられている。
【0010】上記構成の装置を用い、炭化水素系燃料を
改質した原料ガスをステンレス鋼製チュ−ブ5の一方に
設けた原料ガス導入部9から高圧部に3kg/cm2
圧力で供給し、一酸化炭素変成触媒6と水素分離壁3の
部分をヒ−タ−11によって、250℃に加熱した。そ
して、多孔質チュ−ブ1の解放された開口側の精製ガス
導出部10から精製された水素ガスを取り出した。こう
して取り出された精製水素ガスの流量は、100cc/
minであり、精製水素ガス中に含まれる不純物の濃度
はTCDのガスクロマトグラフィ−によって分析したと
ころ、約20ppmであった。
【0011】[実施例2]図2は、本実施例の水素分離
装置の縦断面図を示したものである。本実施例では、一
酸化炭素変成触媒6と水素分離壁3の部分を加熱するヒ
ーターを2つに分け、原料ガスの上流部を加熱するヒ−
タ−12と、原料ガスの下流部を加熱するヒ−タ−13
を設けた。また、高圧部7の一酸化炭素変成触媒6より
下流側に、空冷部15と凝縮水蒸気のリザ−バ−部16
およびドレイン14を設けた。さらに、水素分離壁3
は、以下のようにして形成した。まず、多孔質チュ−ブ
1の外側表面の中央部に、パラジウムと銀と金を、パラ
ジウム、銀、パラジウム、金の順で無電解メッキし、メ
ッキ表面の微細な凹凸を平坦化するため、平滑な表面を
有するガラス棒で機械的にこすり、メッキ表面を鏡面状
に仕上げた後、800℃で12時間熱処理した。次い
で、再度パラジウムの無電解メッキを行い、900℃で
12時間熱処理した。上記以外の構成は、実施例1と同
じである。
【0012】以上の装置を用い、一酸化炭素変成触媒6
と水素分離壁3の部分を、原料ガスに対して上流部はヒ
−タ−12によって300℃に、また原料ガスに対して
下流部はヒ−タ−13によって200℃にそれぞれ加熱
した。そして、炭化水素系燃料を改質した原料ガス原料
ガス導入部9から高圧部7に3kg/cm2の圧力で供
給し、多孔質チュ−ブ1の精製ガス導出部10から精製
された水素ガスを取り出した。こうして取り出された精
製水素ガスの流量は、150cc/minであり、精製
水素ガス中に含まれる不純物の濃度はTCDのガスクロ
マトグラフィ−によって分析したところ、検出限界以下
であった。
【0013】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、炭化水素
系燃料を改質したガス中の一酸化炭素を水素に変成し、
しかも効率よく水素を分離精製することができる。ま
た、銀と金とパラジウムを均一に合金化させ、水素分離
能に優れた水素分離壁を得ることができる。さらに、メ
ッキ皮膜表面の微細な凹凸を機械的にこすって平坦化す
ることにより、多孔質セラミクス基体の微細孔をメッキ
皮膜によって十分に充填することができ、不純物ガスの
漏れのない信頼性の高い水素分離壁を得ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例における水素分離装置の縦断
面図である。
【図2】本発明の他の実施例における水素分離装置の縦
断面図である。
【符号の説明】
1 チュ−ブ状多孔質セラミクス基体 2 銀の被覆部 3 パラジウムを含む金属または合金で被覆した水素分
離壁 4 マスク板 5 高圧部用ステンレス鋼チュ−ブ 6 一酸化炭素変成触媒 7 高圧部 8 低圧部 9 原料ガス導入部 10 精製ガス導出部 11 ヒ−タ− 12 高温用ヒ−タ− 13 低温用ヒ−タ− 14 ドレイン 15 空冷部 16 凝縮水蒸気のリザ−バ−
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 蒲生 孝治 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 炭化水素系燃料を改質した少なくとも水
    素を含む原料ガスを供給する高圧側、精製された水素ガ
    スを含むガスを得る低圧側、チューブ状多孔質セラミク
    ス基体の外面と内面の少なくとも一方に被覆されたパラ
    ジウムを含む金属または合金皮膜からなり前記高圧側と
    低圧側とを隔離する水素分離壁、前記高圧側の水素分離
    壁近傍に設置された一酸化炭素変成触媒、および前記水
    素分離壁と前記一酸化炭素変成触媒を100℃以上40
    0℃以下の温度に加熱するヒーターを具備することを特
    徴とする水素分離装置。
  2. 【請求項2】 前記チュ−ブ状多孔質セラミクス基体の
    外側を高圧側、内側を低圧側とするとともに、前記ヒー
    ターには原料ガスに対して上流側が高温、下流側が低温
    となるよう温度分布を設け、さらに前記高圧側の一酸化
    炭素変成触媒より下流側に空冷部と凝縮水蒸気のリザ−
    バ−部およびドレインを設けた請求項1に記載の水素分
    離装置。
  3. 【請求項3】 チューブ状多孔質セラミクス基体の外面
    と内面の少なくとも一方にパラジウムを含む金属または
    合金皮膜を被覆したことを特徴とする水素分離壁。
  4. 【請求項4】 多孔質セラミクス基体の外面と内面の少
    なくとも一方に、銀と金とパラジウムを同一の金属メッ
    キ層が連続しないように、かつ銀と金を少なくともそれ
    ぞれ1回ずつ、パラジウムを少なくとも2回メッキする
    工程、および前記メッキ層を700℃以上の温度で焼成
    して、銀と金とパラジウムを合金化させる工程を有する
    ことを特徴とする水素分離壁の製造方法。
  5. 【請求項5】 多孔質セラミクス基体の外面と内面の少
    なくとも一方に、無電解メッキにより少なくともパラジ
    ウムを含む金属または合金の皮膜を形成する工程、およ
    び前記皮膜表面の微細な凹凸を機械的にこすって平坦化
    する工程を有することを特徴とする水素分離壁の製造方
    法。
  6. 【請求項6】 平坦化された皮膜を700℃以上の温度
    で熱処理する工程を有する請求項5に記載の水素分離壁
    の製造方法。
JP12657095A 1995-05-25 1995-05-25 水素分離装置 Expired - Fee Related JP3454604B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP12657095A JP3454604B2 (ja) 1995-05-25 1995-05-25 水素分離装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP12657095A JP3454604B2 (ja) 1995-05-25 1995-05-25 水素分離装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH08318142A true JPH08318142A (ja) 1996-12-03
JP3454604B2 JP3454604B2 (ja) 2003-10-06

Family

ID=14938441

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP12657095A Expired - Fee Related JP3454604B2 (ja) 1995-05-25 1995-05-25 水素分離装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3454604B2 (ja)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002068710A (ja) * 2000-08-31 2002-03-08 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd Co除去装置とこれを用いた燃料電池発電装置
JP2002179402A (ja) * 2000-12-11 2002-06-26 Toyota Motor Corp 改質装置
WO2007040034A1 (ja) * 2005-09-30 2007-04-12 Nippon Seisen Co., Ltd 水素分離用の複合膜材料、及びそれを用いた水素分離用エレメント
JP2007126331A (ja) * 2005-11-04 2007-05-24 T Rad Co Ltd 改質器
KR100854794B1 (ko) * 2007-12-28 2008-08-27 한국과학기술연구원 수소 분리장치
WO2008153016A1 (ja) * 2007-06-11 2008-12-18 Ngk Insulators, Ltd. 水素分離膜、及び選択透過膜型反応器
JP2011195393A (ja) * 2010-03-19 2011-10-06 Jx Nippon Oil & Energy Corp 膜分離型反応器、膜分離型水素製造装置及び水素の製造方法

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4682403B2 (ja) * 2000-08-31 2011-05-11 株式会社Ihi Co除去装置とこれを用いた燃料電池発電装置
JP2002068710A (ja) * 2000-08-31 2002-03-08 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd Co除去装置とこれを用いた燃料電池発電装置
JP2002179402A (ja) * 2000-12-11 2002-06-26 Toyota Motor Corp 改質装置
WO2007040034A1 (ja) * 2005-09-30 2007-04-12 Nippon Seisen Co., Ltd 水素分離用の複合膜材料、及びそれを用いた水素分離用エレメント
GB2445492A (en) * 2005-09-30 2008-07-09 Nippon Seisen Co Ltd Composite membrane material for hydrogen separation and element for hydrogen separation employing the same
US8226751B2 (en) 2005-09-30 2012-07-24 Nippon Seisen Co., Ltd. Composite membrane material for hydrogen separation and element for hydrogen separation using the same
GB2445492B (en) * 2005-09-30 2011-04-13 Nippon Seisen Co Ltd Composite membrane material for hydrogen separation and element for hydrogen separation using the same
JP2007126331A (ja) * 2005-11-04 2007-05-24 T Rad Co Ltd 改質器
WO2008153016A1 (ja) * 2007-06-11 2008-12-18 Ngk Insulators, Ltd. 水素分離膜、及び選択透過膜型反応器
US8747766B2 (en) 2007-06-11 2014-06-10 Ngk Insulators, Ltd. Hydrogen separation membrane and permselective membrane reactor
JP5814506B2 (ja) * 2007-06-11 2015-11-17 日本碍子株式会社 水素分離膜、及び選択透過膜型反応器
KR100854794B1 (ko) * 2007-12-28 2008-08-27 한국과학기술연구원 수소 분리장치
JP2011195393A (ja) * 2010-03-19 2011-10-06 Jx Nippon Oil & Energy Corp 膜分離型反応器、膜分離型水素製造装置及び水素の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP3454604B2 (ja) 2003-10-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Li et al. Characterisation and permeation of palladium/stainless steel composite membranes
US4713234A (en) Process and apparatus for conversion of water vapor with coal or hydrocarbon into a product gas
US8518151B2 (en) Porous hollow fiber supported dense membrane for hydrogen production, separation, or purification
KR100760502B1 (ko) 개질된 촉매를 사용하는 역전환 반응에 의한 일산화탄소의 생성 방법
EP2156883B1 (en) Method for producing hydrogen separation membrane and selectively permeable membrane reactor
KR20030015216A (ko) 수소-선택 금속 멤브레인 모듈 및 그 형성방법
US7449052B2 (en) Composite structures of membranes that are selectively permeable to hydrogen and combustible gas processors using same
JP5757243B2 (ja) シリカ系水素分離材料及びその製造方法、並びにそれを備えた水素分離モジュール及び水素製造装置
JPH08318142A (ja) 水素分離装置、水素分離壁およびその製造方法
JP2011206612A (ja) 膜分離型反応器及び水素の製造方法
US20020028345A1 (en) Process for preparing a composite metal membrane, the composite metal membrane prepared therewith and its use
JPS63295402A (ja) 水素の製造方法
Choi et al. Obtention of ZrO2–SiO2 hydrogen permselective membrane by chemical vapor deposition method
JPH0929079A (ja) 水素分離膜の製造方法
JPWO2007111278A1 (ja) 選択透過膜型反応器を用いた水素製造方法及び選択透過膜型反応器
JPH01219001A (ja) 水素製造方法
WO2006046886A1 (fr) Membrane composite permeable a l'oxygene
Li et al. Improved photocatalytic deposition of palladium membranes
JPH06171904A (ja) 水素ガス精製装置
JPH03217227A (ja) 脱水素反応用メンブレンリアクタ
JP2012106210A (ja) パラジウム合金のシームレス細管の製造方法
JP2003135943A (ja) 水素分離膜及び水素分離膜の製造方法
JP4006107B2 (ja) 高純度coの製造方法及び製造装置
JP2000233119A (ja) 水素精製膜
JP6732474B2 (ja) 水素ガス分離材および膜反応器の製造方法、並びに、水素ガス分離材を用いた水素含有ガスの製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees